8장 상속

(1)

C++ 프로그래밍 입문

8장 상속

상속의 기본 개념 상속 관련 문제 제기

base 클래스의 접근 제어와 protected 멤버 상속 관계에서의 생성자와 소멸자

함수 재정의(function overriding) 디폴트 액세스 지정자와 구조체 derived 클래스로부터의 상속 다중 상속

virtual base 클래스

derived 클래스의 디폴트 복사 생성자와 디폴트 대입 연산자

private 생성자의 사용

(2)

1. 상속의 기본 개념

다음과 같은 문제를 위한 클래스 설계

n

자동차

Ø 속성 : 색상, 배기량, 현재속도

Ø 메서드 : 가속하라, 멈춰라, 시동을켜라

n

트럭

Ø 속성 : 색상, 배기량, 현재속도, 최대중량 Ø 메서드 : 가속하라, 멈춰라, 시동을켜라

n

택시

Ø 속성 : 색상, 배기량, 현재속도, 요금, 주행거리 Ø 메서드 : 가속하라, 멈춰라, 시동을 켜라

방법 1 : 자동차 클래스(CCar)로 트럭과 택시를 모두 표현

class CCar { 속성 :

색상, 배기량, 현재속도, 최대중량, 요금, 주행거리;

메서드 :

가속하라, 멈춰라, 시동을켜라;

};

문제점: 실제 객체가 트럭이라면 요금과 주행거리는 불필요.

실제 객체가 택시라면 최대중량 불필요

(3)

8장 상속

1. 상속의 기본 개념

방법 2 : 자동차(CCar), 트럭(CTruck), 택시(CTaxi) 클래스 만들기

class CCar { 속성:

색상, 배기량, 현재속도;

메서드:

};

class CTruck { 속성:

색상, 배기량, 현재속도, 최대중량;

메서드:

};

class CTaxi { 속성:

색상, 배기량, 현재속도, 요금, 주행거리;

메서드:

};

문제점: 코드의 중복성

CTruck의 대부분이 CCar와 동일 CTaxi 역시 대부분이 CCar와 동일 à 작업의 비효율성

코드의 중복, 비효율성을 제거하는

방법à 상속

(4)

1. 상속의 기본 개념

상속의 개념

n CTruck과 CTaxi 클래스 작성 시 CCar로부터 상속을 받으면 중복된 내용은 다시 언급할 필요가 없음

n 상속 기본 문법

class CTruck : public CCar { 속성:

최대중량;

메서드:

};

(5)

8장 상속

1. 상속의 기본 개념

base 클래스와 derived 클래스

n base 클래스 : CCar 클래스

n derived 클래스 : CTruck 클래스, CTaxi 클래스

base와 derived 클래스의 관계는 상대적인 개념

n CCar 클래스를 CVehicle 클래스로부터 상속받아 만든다면

상속 관계가 자연스럽게 성립하는 경우

n is-a 관계 : 트럭은 자동차이다. 택시는 자동차이다. 사과는 과일이다.

n 그 외에 기존 클래스의 모든 특성을 상속받고자 할 때

상속 : 코드 재활용을 위한 강력한 수단

(6)

2. 상속 관련 문제 제기

예 : 원을 나타내는 CCircle 클래스 작성

#define PI 3.14 class CCircle { public :

int x, y; // 중심 double Radius; // 반지름 public :

double GetArea() { return (PI * Radius * Radius); } // 면적 };

int main(void) {

CCircle Cir;

Cir.x = 1; Cir.y = 1; Cir.Radius = 5;

cout << Cir.GetArea() << endl;

return 0;

}

편의상 모든 멤버는public에 선언

(7)

8장 상속

2. 상속 관련 문제 제기

예 : 구를 나타내는 CSphere 클래스 작성

n

중심 (x, y, z), 반지름(Radius), 표면적 함수, 부피 함수 à CCircle 상속!

#define PI 3.14 class CCircle { public :

int x, y; // 중심

double Radius; // 반지름 public :

double GetArea() { return (PI * Radius * Radius); } // 면적 };

class CSphere : public CCircle { // CCircle로부터 상속 public :

int z;

public :

double GetVolume() { return ((4.0/3.0) * PI * Radius * Radius * Radius); } };

int main(void) { CSphere Sph;

Sph.x = 1; Sph.y = 1; Sph.z = 1; Sph.Radius = 5; // Sph:x, y, Radius 상속 cout << "구의 표면적 : " << Sph.GetArea() << endl; // Sph:GetArea 상속 cout << "구의 부피 : " << Sph.GetVolume() << endl;

return 0;

}

이 프로그램의 문제점은?

(8)

2. 상속 관련 문제 제기

상속 관련 문제 제기

1. 액세스 지정자

Ø CCircle의 멤버 변수들을 private 영역에 포함시킨다면 à 에러 발생 Ø 액세스 지정자의 종류 : public, private, protected

2. 생성자와 소멸자

Ø base 클래스와 derived 클래스에 생성자와 소멸자가 필요하다면…

Ø 작성 방법, 호출 방법, 호출 순서

3. CCircle과 CSphere 클래스의 GetArea 함수

Ø 함수 이름 및 기능은 동일하되 구현 방법은 차이가 남

ü CCircle : pi * r * r;

ü CSphere : 4 * pi * r * r;

Ø 함수 오버라이딩!

(9)

8장 상속

3. base 클래스의 접근 제어와 protected 멤버

액세스 지정자의 위치 및 종류

액세스 지정자 public과 private에 대한 상속 권한 접근

base 멤버 액세스 지정자

public private

포함 영역 내부 접근 포함 영역 내부 접근

public public O private X

private private O private X

(10)

3. base 클래스의 접근 제어와 protected 멤버

다음 프로그램의 문제점은?

#define PI 3.14 class CCircle {

private : // 멤버 변수를 private으로 선언

int x, y; // 중심

double GetArea() { return (PI * Radius * Radius); } };

class CSphere : public CCircle { private :

int z;

public :

int main(void) {

return 0;

}

public 상속

base 클래스의 private 멤버로의 직접 접근 허용하지 않음

(11)

8장 상속

3. base 클래스의 접근 제어와 protected 멤버

protected 멤버

n

외부 접근 허용하지 않음 à private과 동일

n

derived 클래스에서의 접근 허용 à public과 동일

액세스 지정자에 대한 상속 권한 접근

n

protected 포함

주로 public 상속 사용!

base 멤버 액세스

지정자

public protected private

포함 영역 내부 접근 포함 영역 내부 접근 포함 영역 내부 접근

public public O protected O private X

protected protected O protected O private X

private private O private O private X

(12)

3. base 클래스의 접근 제어와 protected 멤버

예 : CCircle의 멤버 변수들을 protected 멤버로 포함

#define PI 3.14 class CCircle {

protected : // 멤버 변수를 protected로 선언

int x, y; // 중심

int z;

public :

double GetVolume() { return ((4.0/3.0) * PI * Radius * Radius * Radius); }};

int main(void) {

CCircle Cir;

Cir.x = 5;

return 0;

에러: x는 protected 멤버 à 외부 접근은 허용되지 않음

(13)

8장 상속

#define PI 3.14 class CCircle { protected :

int x, y; // 중심

int z;

public :

CSphere(int a, int b, int c, double r) // 생성자 { x = a; y = b; z = c; Radius = r; }

int main(void)

{ CSphere Sph(1, 2, 3, 4);

cout << Sph.GetVolume() << endl;

return 0;

}

4. 상속 관계에서의 생성자와 소멸자

예 : CSphere의 생성자 추가

생성자: base 클래스의 protected에 대한 접근 가능 à 문제 없이 수행됨

à CCircle 클래스에도 생성자를 추가한다면???

(14)

4. 상속 관계에서의 생성자와 소멸자

derived 클래스 객체 생성 시 메모리 생성 순서

n

base 클래스 부분 생성 à derived 클래스 부분 생성

derived 클래스 객체 생성 시 생성자의 수행 순서

n

CCircle 클래스 생성자 수행 à CSphere 클래스 생성자 수행

n

앞의 예에서 CCircle 클래스의 생성자는? 디폴트 생성자!

n

CCircle 클래스의 생성자를 명시적으로 호출하는 방법???

à 멤버 초기화 구문

(15)

8장 상속

4. 상속 관계에서의 생성자와 소멸자

예 : base 클래스 생성자의 호출

int x, y; // 중심

CCircle(int a, int b, double r) : x(a), y(b), Radius(r) { } double GetArea() { return (PI * Radius * Radius); }

};

int z;

public :

CSphere(int a, int b, int c, double r) : CCircle(a, b, r), z(c) { }

int main(void)

{ CSphere Sph(1, 2, 3, 4);

return 0;

}

base 클래스 생성자 호출

(16)

4. 상속 관계에서의 생성자와 소멸자

고려 사항

n

다음과 같은 초기화 구문 사용 불가

Ø CSphere(int a, int b, int c, double r) : x(a), y(b), z(c), Radius(r) { } Ø 아직 x, y, Radius 변수가 생성되기 전이므로 초기화 불가능

ü base 클래스의 멤버 변수는 반드시 해당(base) 클래스의 생성자로 초기화

n

앞의 예에서 다음과 같은 초기화는 가능할까?

Ø CSphere(int a, int b, int c, double r) { x = a; y = b; z = c; Radius = r; }

Ø 이 생성자가 수행되기 전에 CCircle의 생성자가 수행되어야만 됨

ü 이 경우 디폴트 생성자(매개변수가 없는 생성자)가 수행됨

à CCircle 클래스에 디폴트 생성자가 존재하지 않으므로 수행 불가

(17)

8장 상속

4. 상속 관계에서의 생성자와 소멸자

상속 관계에서 소멸자의 호출 순서 : 생성자의 역순!

int x, y; // 중심

CCircle(int a, int b, double r) : x(a), y(b), Radius(r) { cout << "CCircle 생성자" << endl; }

~CCircle() { cout << "CCircle 소멸자" << endl; } double GetArea() { return (PI * Radius * Radius); } };

int z;

public :

CSphere(int a, int b, int c, double r) : CCircle(a, b, r), z(c) { cout << "CSphere 생성자" << endl; }

~CSphere() { cout << "CSphere 소멸자" << endl; }

int main(void)

{ CSphere Sph(1, 1, 1, 1);

cout << Sph.GetArea() << endl;

return 0;

} CSphere 객체 하나에

대한 소멸자 호출 주목

(18)

5. 함수 재정의

앞의 예에서 CSphere 객체의 표면적(GetArea)에 주목

n

구의 표면적 = 4 * PI * r * r = 12.56

n

예에서는 원의 표면적 계산 함수 GetArea를 상속받아 사용했기 때문에 à PI * r * r = 3.14가 나옴

원의 면적, 구의 표면적을 구하는 함수 모두 GetArea로 하되

GetArea 함수를 호출하는 객체에 따라 자신의 함수가 수행되도록 하 는 방법

à 함수 재정의(function overriding)

int main(void)

{ CSphere Sph(1, 1, 1, 1);

return 0;

}

(19)

8장 상속

// class CCircle 생략

int z;

public :

CSphere(int a, int b, int c, double r) : CCircle(a, b, r), z(c) { cout << "CSphere 생성자" << endl; }

~CSphere() { cout << "CSphere 소멸자" << endl; }

double GetArea() { return (4 * PI * Radius * Radius); } // 함수 재정의 double GetVolume() { return ((4.0/3.0) * PI * Radius * Radius * Radius); } };

int main(void) {

CSphere Sph(1, 1, 1, 1);

cout << Sph.GetArea() << endl; // CSphere의 GetArea 함수 호출 cout << Sph.GetVolume() << endl;

return 0;

}

5. 함수 재정의

함수 재정의를 통해 CSphere의 GetArea 함수 구현

CCircle의 GetArea 함수는 상속되는가?

CCircle 객체를 통해서만 호출 가능한가?

(20)

5. 함수 재정의

base 클래스(CCircle)의 GetArea 함수 호출

n

CCircle 클래스의 GetArea 멤버 함수 역시 상속됨

n

CSphere의 멤버 함수에서 CCircle의 GetArea를 호출하는 예

Ø 다음 코드(CSphere의 멤버 함수 GetArea에서)의 의미는?

ü double GetArea() { return (4 * GetArea()); }

ü CSphere 멤버 함수 GetArea의 재귀호출 à 무한 반복 호출

Ø CCircle의 GetArea를 호출하는 방법

ü double GetArea() { return (4 * CCircle::GetArea()); } ü 범위 지정 연산자 :: 사용

n

CSphere 클래스 외부에서 CSphere 객체를 통한 함수 호출

Ø CSphere sph;

Ø Sph.CCircle::GetArea(); // CCircle의 GetArea 함수 호출, :: 사용

만약 CShpere 클래스에 int x, y가 선언된다면

n

CCricle의 x, y 역시 존재함

n

CCircle::x, CCircle::y 와 같이 접근 가능

(21)

8장 상속

6. 디폴트 액세스 지정자와 구조체

클래스와 구조체의 차이

n

public, protected, private 영역 구분이 없을 경우의 디폴트 영역 Ø 클래스 : private

Ø 구조체 : public

n

상속 클래스 작성 시 derived 클래스의 디폴트 액세스 지정자 Ø derived 클래스가 클래스인 경우 : private

Ø derived 클래스가 구조체인 경우 : public

Ø base 클래스가 클래스이냐 구조체이냐는 무관

struct CSphere : CCircle { // derived가 struct이므로 디폴트로 public 상속 private :

int z;

public :

다음과 동일

struct CSphere : public CCircle

(22)

6. 디폴트 액세스 지정자와 구조체

다음 프로그램의 문제점은?

int x, y; // 중심

CCircle(int a, int b, double r) : x(a), y(b), Radius(r) { } double GetArea() { return (PI * Radius * Radius); }

};

class CSphere : CCircle {// derived가 class이므로 디폴트로 private 상속 private :

int z;

public :

int main(void)

{ CSphere Sph(1, 1, 1, 1);

return 0;

(23)

8장 상속

7. derived 클래스로부터의 상속

derived 클래스로부터의 상속 예

n

생성자와 소멸자의 호출 순서에 주의

class CPoint1 { private :

int x;

protected : int u;

public :

CPoint1(int a) : x(a) { cout << "CPoint1 생성자" << endl; }

~CPoint1() { cout << "CPoint1 소멸자" << endl; } void Print() { cout << "CPoint1" << endl; }

};

class CPoint2 : public CPoint1 { private :

int y;

protected : int v;

public :

CPoint2(int a, int b) : CPoint1(a), y(b) { cout << "CPoint2 생성자" << endl; }

~CPoint2() { cout << "CPoint2 소멸자" << endl; } void Print() { cout << "CPoint2" << endl; }

};

(24)

7. derived 클래스로부터의 상속

코드 계속

class CPoint3 : public CPoint2 { private :

int z;

protected : int w;

public :

CPoint3(int a, int b, int c) : CPoint2(a, b), z(c) { cout << "CPoint3 생성자" << endl; }

~CPoint3() { cout << "CPoint3 소멸자" << endl; } void Print() {

CPoint1::Print(); // CPoint1의 Print 함수 호출 CPoint2::Print(); // CPoint2의 Print 함수 호출 cout << "CPoint3" << endl;

} };

int main(void) {

CPoint3 P3(1, 2, 3);

P3.Print();

return 0;

Print 함수 재정의

CPoint1, CPoint2의 Print 함수 모두 상속됨

(25)

8장 상속

8. 다중 상속

다중 상속 : 2개 이상의 클래스로부터 동시에 상속받는 경우

class CPointX { protected :

int x;

int a;

public :

CPointX(int a) : x(a) { cout << "CPointX 생성자" << endl; }

~CPointX() { cout << "CPointX 소멸자" << endl; } void Print() { cout << "CPointX" << endl; }

};

class CPointY { protected :

int y;

int a;

public :

CPointY(int b) : y(b) { cout << "CPointY 생성자" << endl; }

~CPointY() { cout << "CPointY 소멸자" << endl; } void Print() { cout << "CPointY" << endl; }

};

(26)

8. 다중 상속

코드 계속

class CPointXYZ : public CPointX, public CPointY { // 다중 상속 private :

int z;

public :

CPointXYZ(int a, int b, int c) : CPointX(a), CPointY(b), z(c) { cout << "CPointXYZ 생성자" << endl; }

~CPointXYZ() { cout << "CPointXYZ 소멸자" << endl; } void Print() {

// cout << "a : " << a << endl; // 에러발생, 어떤 a?

CPointX::Print(); // CPointX의 Print 함수 호출 CPointY::Print(); // CPointY의 Print 함수 호출 cout << "CPointXYZ" << endl;

} };

int main(void) {

CPointXYZ Pxyz(1, 2, 3);

Pxyz.Print();

return 0;

}

생성자 호출 순서: 어느 쪽을 따를까?

위 쪽(클래스 선언 시작 시 명시된 순서)

모호성 문제 발생

CPointX::a, CPointY::a와 같이 사용

(27)

8장 상속

9. virtual base 클래스

다중 상속의 예 및 고려 사항

class CPointX { protected :

int x;

public :

CPointX(int a) : x(a) { cout << "CPointX 생성자" << endl; }

~CPointX() { cout << "CPointX 소멸자" << endl; } void Print() { cout << "CPointX" << endl; }

};

class CPointXY : public CPointX { protected :

int y;

public :

CPointXY(int a, int b) : CPointX(a), y(b) { cout << "CPointXY 생성자" << endl; }

~CPointXY() { cout << "CPointXY 소멸자" << endl; } void Print() { cout << "CPointXY" << endl; }

};

class CPointXZ : public CPointX { protected :

int z;

public :

CPointXZ(int a, int c) : CPointX(a), z(c) { cout << "CPointXZ 생성자" << endl; }

~CPointXZ() { cout << "CPointXZ 소멸자" << endl; } void Print() { cout << "CPointXZ" << endl; }

};

(28)

9. virtual base 클래스

코드 계속

class CPointXYZ : public CPointXY, public CPointXZ { private :

int xyz;

public :

CPointXYZ(int a, int b, int c) : CPointXY(a, b), CPointXZ(a, c), xyz(0) { cout << "CPointXYZ 생성자" << endl; }

~CPointXYZ() { cout << "CPointXYZ 소멸자" << endl; } void Print() {

// cout << "x : " << x << endl; // 에러발생, 어떤x?

CPointX::Print(); // VC++ 6.0에서는 에러 발생

CPointXY::Print();

CPointXZ::Print();

cout << "CPointXYZ" << endl;

} };

int main(void) {

CPointXYZ Pxyz(1, 2, 3);

Pxyz.Print();

return 0;

}

모호성 문제 발생

x 2개, y 1개, z 1개 존재 CPointX로부터 단 한번만 상속받는 방법은

à virtual base 클래스 지정

class CPointXY : virtual public CPointX { ... } class CPointXZ : virtual public CPointX { ... }

(29)

8장 상속

10. derived 클래스의 디폴트 복사 생성자와 디폴트 대입 연산자

디폴트 복사 생성자와 디폴트 대입 연산자의 기본 동작 방식

n

멤버 단위 복사

derived 클래스의 디폴트 복사 생성자와 디폴트 대입 연산자

n

멤버 단위 복사?

n

다음과 같이 멤버 단위 복사를 수행하는 복사 생성자의 문제점은?

class CPoint { private :

int x, y;

public :

CPoint(const CPoint &Po) { x = Po.x; y = Po.y; } // 복사 생성자 CPoint &operator=(const CPoint &Po) // 대입 연산자

{ x = Po.x; y = Po.y; return (*this); } };

class CPoint3 : public CPoint {

CPoint3(const CPoint3 &Po) { x = Po.x; y = Po.y; z = Po.z; }

} x 접근 불가 : CPoint의 private 멤버임!

(30)

10. derived 클래스의 디폴트 복사 생성자와 디폴트 대입 연산자

derived 클래스의 디폴트 복사 생성자와 디폴트 대입 연산자의 동작

n

멤버 단위 복사

n

base 클래스의 복사 생성자 및 대입 연산자 호출

n

만약, base 클래스의 복사 생성자와 대입 연산자를 private 멤버로 명시 적으로 작성하고, derived 클래스에서는 명시적으로 작성하지 않는다면?

Ø base 객체와 derived 객체에 대한 복사 생성 및 대입 연산 불가 class CPoint3 :public CPoint {

private : int z;

public :

CPoint3(const CPoint3 &Po) : CPoint(Po) { z = Po.z; } CPoint3 &operator=(const CPoint3 &Po) {

CPoint::operator=(Po); z = Po.z;

return (*this);

} };

(31)

8장 상속

11. private 생성자의 사용

다음 프로그램의 문제점은?

생성자를 private 영역에 위치시키는 경우도 있을까?

int x, y;

CPoint(int a, int b) : x(a), y(b) { } // 생성자, private 멤버임 public :

void Print() { cout << "(" << x << ", " << y << ")" << endl; } };

int main(void) {

CPoint P1(3, 4);

P1.Print();

return 0;

}

private 영역에 있는 생성자 호출 불가 à 에러 발생

(32)

11. private 생성자의 사용

private 생성자의 사용 예

n

프로그램 전체적으로 유일한 객체 생성 및 사용

int x, y;

CPoint(int a, int b) : x(a), y(b) { }

~CPoint() { if (OnlyPoint != NULL) delete OnlyPoint; }

static CPoint *OnlyPoint; // 유일한 CPoint 객체를 가리킬 포인터 public :

static CPoint *GetPoint() { // OnlyPoint를 반환하는 함수 if (OnlyPoint == NULL) // 최초 수행 시 객체 생성

OnlyPoint = new CPoint(3, 4);

return OnlyPoint;

}

void Print() { cout << "(" << x << ", " << y << ")" << endl; } };

CPoint *CPoint::OnlyPoint = NULL; // 초기화, 아직 객체 생성 전 int main(void)

{

CPoint::GetPoint()->Print();

return 0;

}

디자인 패턴: 반복적으로 발생하는 문제에 대한

해법 연구

예 : Singleton 패턴 – 객체가 오직 하나만 존재 à 표준 C++과는 별개의 주제